DE3041935C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Apertur-Korrektureinrichtung für Videosignale gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es wurden bereits verschiedene Systeme zur Betonung der Konturen bzw. Kurvenformen von Videosignalen vorgeschlagen. Hierzu zählen z. B. Korrektureinrichtungen, bei denen ein durch zweifache Differentiation des Videosignals gewonnenes Signal in seiner Phase invertiert und zu dem ursprünglichen Videosignal hinzuaddiert wird. Solche Korrektureinrichtungen sind z. B. in der US-PS 40 30 121 oder der DD-PS 6 778 beschrieben. Die bei Anwendung dieses herkömmlichen Verfahrens entstehenden Kurvenformen werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 beispielhaft erläutert. Durch Differenzierung eines ursprünglichen Videosignals (a) wird ein einmal differenziertes Signal (b) erhalten. Ein zweifach differenziertes Signal (c) wird dann durch weiteres Differenzieren des Signals (b) und anschließendes Invertieren seiner Phase gewonnen. Durch Hinzuaddieren dieses Signals (c) zu dem ursprünglichen Videosignal (a) wird ein Videosignal (d) mit korrigierter Kurvenform erhalten. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Korrektur der Kurvenform in zu großem Ausmaß erfolgen kann, da sich die Differenzierkoeffizienten bzw. die Amplituden der differenzierten Signale vergrößern, wenn die Vorder- und Rückflanken des Eingangs-Videosignals steil sind. Da darüberhinaus die Differenzierschaltung im allgemeinen aus einem Widerstand und einem Kondensator zusammengesetzt ist, nähert sich die Differenziercharakteristik ungefähr 1, die Differenzierung erfolgt unvollständig und die Amplitude des einmal differenzierten Signals (b) nähert sich der Amplitude des ursprünglichen Signals (a), wenn die vordere und die hintere Flanke des Videosignals (a) steil sind, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Da die Charakteristik der Differenzierung der hinteren Flanke auf der Zeitkonstante der Differenzierschaltung basiert, d. h. von dieser abhängig ist, tritt der Nachteil auf, daß die Apertur-Korrektur asymmetrisch erfolgt.

Aus der DE-AS 23 26 620 ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Korrektursignals für die Aperturkorrektur eines Videosignals bekannt, bei der gleichfalls mit zweifacher Differentiation des Videosignals gearbeitet wird. Bei der bekannten Schaltungsanordnung soll der Nachteil behoben werden, daß Bildsignale mit Impulsen kurzer Anstiegszeit eine bessere Versteilerung erfahren als Impulse langer Anstiegszeit. Um dies zu erreichen, wird vom Korrektursignal ein Regelsignal abgeleitet, das die Verstärkung eines regelbaren Verstärkers derart einstellt, daß die Amplitude des verstärkten Korrektursignals konstant bleibt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 23 35 763 eine Aperturkorrekturschaltung bekannt, bei der asymmetrische Verzerrungen der Videosignale oder der Korrektursignale kompensiert werden sollen. Auch bei dieser Schaltung wird von zweifacher Differentiation ausgegangen. Um die vorgenannte Zielsetzung zu erreichen, wird dort vorgeschlagen, der zweiten Differenzierschaltung ein zusammengesetztes Signal zuzuführen, das aus dem Videosignal und dem durch einfache Differentiation desselben gewonnenen Signal gebildet ist.

Bei allen vorgenannten Druckschriften wird somit von zweifacher Differentiation zur Gewinnung eines Korrektursignals ausgegangen, was entsprechenden Aufwand begründet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Apertur- Korrektureinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit der eine zufriedenstellende symmetrische Kurvenform-Korrektur mit einfachen Mitteln erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Apertur-Korrektureinrichtung läßt sich eine Kurvenform-Korrektur mit guter Symmetrie erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. So wird z. B. mit den Merkmalen der Ansprüche 4 und 5 erreicht, daß sich die Amplitude des Kurvenform-Korrektursignals verändern läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 bis 3 Beispiele für mit Hilfe herkömmlicher Verfahren erzielte Kurvenformen,

Fig. 4 in Blockbilddarstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Apertur-Korrektureinrichtung,

Fig. 5 und 6 Signalverläufe, die an einzelnen Abschnitten des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels auftreten,

Fig. 7 in Blockschaltbilddarstellung ein weiteres Ausführunsbeispiel und

Fig. 8 eine Ausführungsform einer spezifischen Schaltungsanordnung für die Apertur- Korrektureinrichtung.

In dem in Fig. 4 gezeigten Blockschaltbild bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine CCD-Einrichtung (mit ladungsgekoppelten Elementen), die als Festkörper-Aufnahmeeinrichtung dient und Videosignale erzeugt, 2 eine Differenziereinrichtung (Differenzierschaltung), 3 eine erste Addierschaltung, 4 einen Invertierer, 5 eine Verzögerungseinrichtung (Verzögerungsschaltung), 6 eine zweite Addierschaltung, 7 einen Ausgangsanschluß und 8 einen Taktgenerator, der eine Übertragungsfrequenz an die CCD-Einrichtung 1 abgibt. Fig. 5 zeigt die an jedem Abschnitt des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels auftretenden Kurvenformen. Das von der CCD-Einrichtung 1 erzeugte Videoeingangssignal wird sowohl zu der ersten Addierschaltung 3 als auch zu der Differenzierschaltung 2 zum Erzeugen eines einmal differenzierten Signals übertragen. Werden das differenzierte Signal n und das Videosignal m durch die erste Addierschaltung 3 addierend zusammengefaßt, so entsteht das zusammengefaßte Signal o und die Kurvenform-Korrektur ist im Bereich der Vorderflanke abgeschlossen. Das differenzierte Signal n wird weiterhin in seiner Phase durch den Invertierer 4 invertiert, so daß das invertierte differenzierte Signal p entsteht. Würde das invertierte differenzierte Signal p dem zusammengesetzten Signal o hinzuaddiert, so enstünde ein Signal, das dem ursprünglichen Videosignal m vollständig entsprechen würde. Demgegenüber über wird jedoch das zusammengesetzte Signal o beim Durchlaufen der Verzögerungseinrichtung (Verzögerungsschaltung) 5 verzögert, so daß das verzögerte Signal q entsteht. Bei der Addition dieser beiden Signale mit Hilfe der zweiten Addierschaltung 6 erfolgt die Kurvenform- Korrektur im Bereich der Rückflanke. Die Dauer der Kurvenform- Korrektur ist durch die Zeitkonstante T der Differenziereinrichtung 2 bestimmt. Ist die höchste im Videoeingangssignal m enthaltene Frequenzkomponente f _max (in diesem Beispiel die von dem Taktgenerator 8 erzeugte Übertragungsfrequenz), so werden bevorzugte Resultate erzielt, wenn die Zeitkonstante T der Differenziereinrichtung so gewählt ist, daß sie in folgendem Bereich liegt:

1/(5f _max ) ≧ T ≧ 1/(10f _max ).

Weiterhin sind bevorzugte Resultate erzielbar, wenn die Verzögerungszeit τ der Verzögerungseinrichtung 5 im wesentlichen gleich der Zeitkonstante T gewählt wird. Es findet praktisch keine Unterbrechung statt, wenn die Verzögerungszeit τ innerhalb des Bereichs 1/2T = τ = 2T liegt.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem die ansteigende Flanke und die abfallende Flanke des Videoeingangssignals m steil sind. Auch in einem solchen Fall gehen die symmetrischen Eigenschaften der Videosignal-Kurvenform r′ bei der Kurvenform-Korrektur nicht verloren. Obwohl die Kurvenform-Korrektur bei der in Fig. 6 gezeigten Videosignal-Kurvenform r′ in stärkerem Ausmaß als bei der in Fig. 5 gezeigten Videosignal- Kurvenform r erfolgt, wird die Kurvenform- Korrektur dennoch niemals in größerem Ausmaß als dem anhand der Fig. 6 gezeigten durchgeführt, auch wenn die ansteigende und die abfallende Flanke des Eingangsvideosignals m′ steiler als dort verlaufen.

Da die Übergangsfunktion bzw. die Sprungantwort der Differenziereinrichtung 2:

E · e ^-t/T

lautet, wobei E der Spitzenwert des Videoeingangssignals ist, überschreitet die Amplitude nicht den Wert von E. Dementsprechend erfolgt eine hinsichtlich der symmetrischen Eigenschaft bzw. der Symmetrie des korrigierten Signals hervorragende Kurvenform- Korrektur.

Die Amplitude des durch die erste und die zweite Addierschaltung 3, 6 hinzuaddierten Kurvenform-Korrektursignals kann verändert werden, indem das Addierverhältnis der Addierschaltungen verändert wird. Es ist möglich, Kurvenform-Korrektursignale jeder gewünschten Amplitude zu erhalten, indem die Amplitude des differenzierten Signals durch eine Widerstands- bzw. Spannungsteilung des Ausgangssignals n der Differenziereinrichtung 2 mit Hilfe eines veränderbaren Widerstands VR gedämpft bzw. herabgesetzt wird.

Obwohl in den in den Fig. 4 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen ein Invertierer 4 zwischen der Differenziereinrichtung 2 und der zweiten Addierschaltung 6 vorgesehen ist, kann dieser auch, falls erforderlich, zwischen der Verzögerungseinrichtung 5 und der zweiten Addierschaltung 6 vorgesehen sein, oder es kann die zweite Addierschaltung 6 als Subtrahierschaltung ausgeführt sein, wobei in diesem Fall der Invertierer 4 überflüssig ist. Darüberhinaus können auch abgeänderte Schaltungen Verwendung finden, solange sie nicht von der grundlegenden Kurvenform-Verarbeitungstechnik abweichen. Weiterhin können die Videosignale auch von einer BBD-Einrichtung (Eimerkettenschaltung) und anderen Festkörper-Bildaufnahmeelementen anstatt, wie hier gezeigt, von der CCD-Einrichtung 1 gewonnen werden. Auch die Verwendung einer Bildaufnahme-Röhre ist möglich.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform einer spezifisch für die Apertur-Korrektureinrichtung ausgelegten Schaltung. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Eingangsanschluß für Videoeingangssignale, 10 einen Ausgangsanschluß, R einen Widerstand, C einen Kondensator, L eine Induktivität und OP einen Operationsverstärker. Zur Vereinfachung der Schaltung ist die erste Addierschaltung als Subtrahierschaltung ausgeführt, die die differenzierten Signale nach Durchlaufen eines Invertierers erhält. Bei der zweiten Addierschaltung wird die Widerstands- Spannungsaddition eingesetzt.

Nachstehend ist die Funktionsweise der Schaltung gemäß Fig. 8 beschrieben. Das am Eingangsanschluß 9 eingespeiste Videoeingangssignal wird durch die einen Kondensator C 1 und einen Widerstand R 1 enthaltende Differenziereinrichtung einmal differenziert. Die Zeitkonstante T der Differenzierschaltung lautet T = C 1 · R 1. Das differenzierte Signal wird anschließend durch den einen Operationsverstärker OP 1, einen Widerstand R 2 und einen veränderbaren Widerstand R 3 enthaltenden Invertierer invertiert. Das invertierte differenzierte Signal wird mit Hilfe der einen Operationsverstärker OP 2 und Widerstände R 4 und R 5 enthaltenden Subtrahierschaltung von dem Videosignal subtrahiert. Daraus ergibt sich eine einfache Addition des differenzierten Signals zu dem Videosignal. Das kombinierte Signal wird durch eine Induktivitäten L 1 bis L 3 und Kondensatoren C 2 bis C 5 enthaltende Verzögerungseinrichtung verzögert. Durch Addition des verzögerten Signals und des invertierten differenzierten Signals mit Hilfe von Widerständen R 7 und R 8 erhält man ein in seiner Kurvenform korrigiertes Videosignal. Ist der Widerstandswert des Widerstands R 2 gleich dem des veränderbaren Widerstands R 3, so kann das differenzierte Signal als unverändertes Korrektursignal verwendet werden; die Amplitude des Korrektursignals kann durch Verändern des Verhältnisses der Widerstandswerte verändert werden.

Da bei der Apertur-Korrektureinrichtung die Korrektur der Kurvenform nur mit Hilfe einmal differenzierter Signale bzw. Kurvenformen erfolgt, treten im Gegensatz zu dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel keine Verzerrungen im Korrektursignal auf. Da weiterhin die Amplitude des Korrektursignals veränderbar und steuerbar ist, läßt sich eine übermäßige Korrektur, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, vermeiden, selbst wenn die ansteigenden und abfallenden Flanken des Videosignals steil sind.

Die Apertur-Korrektureinrichtung für Videosignale läßt folglich eine Kurvenform-Korrektur mit zufriedenstellenden symmetrischen Eigenschaften bzw. in symmetrischer Weise auch dann erzielen, wenn sich das Videosignal sehr steil bzw. rasch verändert.

Claims (9)

1. Apertur-Korrektureinrichtung für Videosignale, mit einer Differenziereinrichtung zum Differenzieren eines Videoeingangssignals, einer Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des Videoeingangssignals um ein vorbestimmtes Zeitintervall und einer Verknüpfungseinrichtung, die das korrigierte Videosignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (5; C 2 bis C 5, L 1 bis L 3) zusätzlich das von der Differenziereinrichtung (2; C 1, R 1) erzeugte differenzierte Signal (n) um das vorbestimmte Zeitintervall verzögert und daß die Verknüpfungseinrichtung (6; R 5, R 7) das verzögerte differenzierte Signal, das verzögerte Videoeingangssignal und ein Signal (p) verknüpft, das durch Invertierung des differenzierten Signals (n) gewonnen ist.

2. Korrektureinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante (T) der Differenziereinrichtung (2; C 1; R 1) in einem Bereich von 1/(5f _max ) ≧ T ≧ 1/(10f _max )liegt, wobei f _max der höchste Frequenzteil des Videoeingangssignals (m) ist.

3. Korrektureinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorbestimmte Zeitintervall ( τ ) im Bereich von 1/2T ≦ τ ≦ 2Tliegt.

4. Korrektureinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung (VR; R 2, R 3) zum Dämpfen der Amplitude des differenzierten Signals (n).

5. Korrektureinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (VR; R 2, R 3) einen veränderbaren Widerstand (VR; R 3) enthält.

6. Korrektureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Addierschaltung (3; OP 2) zum Addieren des differenzierten Signals (n, n′) und des Videoeingangssignals (m), deren Ausgang mit der Verzögerungseinrichtung (5; C 2 bis C 5, L 1 bis L 3) verbunden ist.

7. Korrektureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Videoeingangssignal (m) ein von einer Festkörper-Aufnahmeeinrichtung (1) erzeugtes Signal enthält.

8. Korrektureinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziereinrichtung (2; C 1, R 1) einen Kondensator (C 1) und einen Widerstand (R 1) aufweist.

9. Korrektureinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante (T) der Differenziereinrichtung (2; C 1, R 1) der Beziehung 1/(5f _t ) ≧ T ≧ 1/(10f _t )genügt, wobei f _t einer Übertragungsfrequenz der Festkörper- Aufnahmeeinrichtung (1) entspricht.